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一种新元素的2D半导体材料：黑砷
作者：zhn 日期：2020-08-27
引言最近，黑磷（B-P）由于其高的载流子迁移率，大开/关比，其可调谐的能带结构吸引了人们越来越多的关注。与石墨烯相比，它被认为是在光学电子设备中运用的有希望的材料。但是，在大气压下B-P容易氧化，这样将会妨碍其应用在实际装置中。为了改进它的这一特性，研究发现合金化B-P是一个不错的选择，比如黑色砷磷合金显示了可调带隙，优异的光学性能和良好的环境稳定性。另一种方式是寻找新的替代材料黑砷(B-As)，作为B-P的表兄弟，它具有其类似的结构有优异的物理和化学性质。成果简介 最近，报道了一种新的元素二维材料：黑砷，将其应用到场效应晶体管中，展现出良好的性能。该文章以“Thickness-Dependent Carrier Transport Characteristicsof a New 2D Elemental Semiconductor: Black Arsenic”为题，发表在ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS上（DOI：10.1002/adfm.201802581）。图文导读 图一：b-As晶体的表征。（a）b-As的层状晶体结构；（ b）单层和多层b-As片的微拉曼光谱；（ c，d）b-As晶体的高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）和选区电子衍射（SAED）图像。 图二：单层b-As场效应晶体管（FET）的表征。（a）单层b-As FET横截面；（b）单层b-As FET的原子力显微镜（AFM）图像；（c）在不同漏源电压（-0.01至-1 V）下，单层器件（如图2b所示）的转移特性曲线（Ids-Vg），右边是对数刻度，左边是线性刻度；（d）在不同的栅极电压从0到-20 V下，同一设备的输出特性曲线。 图三：b-As FET的载流子传输的厚度和温度的依赖性。（a）在-0.5V的Vds下，b-As的载流子迁移率和开/关比随厚度的变化；（b）具有三种典型厚度（4.6,8.9和14.6nm）砷FET的转移特性曲线。 插图：14.6nm厚的样品的输出特性曲线；（c）在不同温度下9.5nm厚的b-As FET的转移特性曲线（Ids-Vg）；（d）温度对载流子迁移率的影响。 载流子迁移率在约230K时具有约52cm2 V-1s-1的峰值。在低温区域
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